Componentes ópticos

A OLT, normalmente localizada nas bordas dos anéis ópticos das redes de transporte SDH, é o ponto de conexão da rede de acesso ao núcleo (core) da rede. A OLT promove a consolidação e concentração do tráfego, o que reduz o número de interfaces interligadas ao núcleo da rede. Viabiliza os serviços para os usuários finais e controla a qualidade do serviço (QoS) e o SLA (Service-level Agreement), que formaliza a disponibilidade dos serviços, os requisitos de desempenho e os

compromissos com tempos e prazos) [10] . É a OLT que combina as várias interfaces com os seus protocolos em uma única fibra óptica, realizando a multiplexação dos diferentes usuários na fibra.

2.3.2. Unidade de rede óptica (ONU)

A ONU ou ONT (Optical Network Terminal) é o equipamento que converte o sinal óptico da OLT em sinal elétrico e demultiplexa o sinal elétrico para divisão da banda base em voz, dados e vídeo [10] . O sinal é então distribuído para as portas padrões dos equipamentos de aplicação de cada usuário final: ATM, Ethernet, IP etc.

O processo de conexão de uma ONU se dá segundo os seguintes passos: depois de ligada, a fica em um estado inicial de alarme; em seguida a ONU começa a receber os dados da OLTe entra em estado de standby até receber a mensagem Upstream-Overhead. A partir de então, a ONU entra num estado chamado Power-Setup no qual ela envia à OLT uma mensagem de Serial-Number-State e aguarda a mensagem de Serial-Number-Request [12] [13] . Depois de recebida esta mensagem, a ONU envia seu Serial-Number - essas duas últimas etapas são repetidas até que a OLT receba duas vezes o Serial-Number da ONU. Depois disso a OLT atribui uma ONU-ID àquela ONU e o transmite a através da mensagem Assign_ONU-ID [8] . Após esse processo de reconhecimento e identificação, entra em cena a fase de medida da distância da OLT para a ONU, chamado de ranging [5] . A OLT atribui a cada ONU um tempo de burst, que é o tempo que a ONU tem para enviar dados; entre o tempo de burst destinado a cada ONU, deve haver um intervalo de guarda para garantir que as informações enviadas por duas ONUs consecutivas não colidam. Tal intervalo de guarda varia de acordo com a diferença entre as distâncias da OLT para cada ONU consecutiva [1].

O mecanismo de medida de distância adotado pelo GPON é o Round Trip Delay (RTD), o qual leva em consideração o tempo de ida e volta do sinal, a velocidade de propagação da luz na fibra, o atraso dos transdutores óptico-elétrico e elétrico-óptico e também o tempo de processamento da ONU [10] . Mais especificamente, o RTD mede a diferença de tempo entre o 1º bit da mensagem Ranging-Transmission e a recepção do último bit da mensagem Ranging-Ranging-Transmission enviada pela ONU. Após todo esse processo a ONU está pronta para transferir dados efetivamente para a OLT [8] .

A OLT se comunica com uma ONU de cada vez, para tanto, cada pacote contém o identificador ONU-ID que é lido pelas ONUs para elas saberem se o pacote é destinado a ela ou não, visto que os

pacotes enviados pela OLT atingem todas as ONUs, como uma transmissão em broadcast. Dessa maneira apenas aqueles pacotes que contêm o seu identificador são lidos pela ONU [1].

2.3.3. Conectores Ópticos

Os conectores ópticos são dispositivos passivos que permitem realizar junções temporárias ponto-a-ponto entre duas fibras ou, nas extremidades dos sistemas, juntando opticamente a fibra ao dispositivo foto emissor ou foto receptor. A qualidade da conexão é garantida pela precisão com que as peças mecânicas que constituem o conector óptico conseguem posicionar as extremidades das fibras com relação ao corpo exterior do conector.

Os conectores ópticos são utilizados em interface entre dispositivos e redes de área local, conexões com enlaces de dados de pequenas distâncias, ponto onde um sistema de telecomunicações entra em um edifício e conexões entre redes e equipamentos terminais. Oferecem vantagens operacionais em relação às outras técnicas de conexão ponto-a-ponto, como por exemplo, a facilidade de manuseio que não exige nenhum equipamento sofisticado ou conhecimento técnico particular. Por outro lado, apresentam atenuação mais alta que a encontrada nas emendas [16] .

Existe uma grande variedade de conectores para númerosas aplicações distintas com fibras ópticas. Os tipos de conectores ópticos mais comuns atualmente são os conectores com ferrule, os conectores bicônicos moldados e os conectores com lentes (Figura 3) [10] .

O ferrule é um cilindro com buraco de precisão onde é colocada a fibra. Geralmente o ferrule é envolvido por um anel com rosca que o prende a uma luva de conexão. Este tipo de conector óptico está disponível para uma variedade de dimensões de fibras, sendo que existem conectores com ferrules de metal, plástico ou cerâmico, concorrendo entre si nos requisitos custo e qualidade. Dentre os conectores com ferrules, os conectores SMA apresentam perdas de inserção típicas de 0,6 dB. Conectores SC com ferrule de precisão apresentam perdas de inserção inferiores a 0,1 dB. Conectores tipo FC apresentam perdas de no máximo 0,35 dB [10] .

Em conectores bicônicos moldados, o componente central é uma luva bicônica que aceita plugues (cônicos) e alinha os eixos das extremidades das fibras centradas nos plugues. A utilização destes conectores com fibras multímodo alcançam níveis bastante baixos de atenuação do sinal. As perdas típicas desse tipo de conector são da ordem de 0,4 dB [13] .

Figura 3. Conectores de fibra óptica [10] .

Conectores com lentes trazem benefícios em termos de redução de perdas de inserção, porém possuem custos maiores do que de outros conectores ópticos, restringindo o número de aplicações para sua utilização.

2.3.4. Acopladores ou Divisores de Potência

Os acopladores ópticos podem ser considerados como dispositivos multiportas que permitem combinar ou separar sinais ópticos. São dispositivos puramente ópticos operando como guias de onda óptica e/ou elementos de transmissão, reflexão e refração da luz.

A divisão do sinal entre múltiplas portas de saída resulta em perdas de acoplamento, que são definidas como a razão entre a potência presente em uma determinada porta de saída e a potência de entrada. Além das perdas características de acoplamento (em uma divisão do sinal, por igual, em duas fibras a perda característica é de 3dB), podem existir perdas adicionais dado que são componentes passivos [5] .

Os acopladores são comumente utilizados como elementos básicos de interconexão numa variedade de sistemas e redes locais com fibras ópticas. Por exemplo, no caso de uma rede local em anel, em cada ponto em que um dispositivo é conectado à rede, o sinal precisa ser dividido em uma parte que é entregue ao dispositivo e outra que deve continuar ao longo da rede. Outra aplicação dos acopladores é como separadores ou combinadores em um sistema WDM. Pode-se, através de um acoplador,

combinar sinais gerados em diferentes comprimentos de onda e transmiti-los em um mesmo canal (fibra). Na maioria das redes, o desempenho dos acopladores ópticos constitui, mais que as características de transmissão da própria fibra, o principal limitante que determina a configuração ótima da rede [13] .

Os acopladores dependentes do comprimento de onda são chamados de acopladores WDM, enquanto os acopladores destinados apenas à divisão de potência em um mesmo comprimento de onda recebem o nome de divisores ópticos (splitters).

Em relação à tecnologia são realizáveis os acopladores de fibra e os acopladores por óptica integrada. Acopladores de fibra são construídos a partir da fusão de fibras, em geral com parte da casca removida para unificar os seus núcleos neste trecho de acoplamento, o que produz um acoplador com duas entradas e duas saídas. Geralmente uma destas entradas é isolada ou cortada, gerando um acoplador Y. Já os acopladores por óptica integrada constituem-se de guias de onda fabricados em uma fina camada sobreposta a um substrato.